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浮轨扣件控制地铁车辆段上盖建筑振动效果研究

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铁道标准设计 2023年第8期67卷 200-206页

作者：刘冀钊姜博龙中国铁路设计集团有限公司城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程研究中心天津300308

为研究浮轨扣件对地铁车辆段及其上盖建筑的振动控制机理与效果,选取某地铁车辆段运用库及其上盖平台开展现场测试,并建立“轨道-地层-运用库-上盖平台”耦合的有限元计算模型,利用实测响应数据校核该模型。在此基础上拓展建立“轨道-地... 详细信息

为研究浮轨扣件对地铁车辆段及其上盖建筑的振动控制机理与效果,选取某地铁车辆段运用库及其上盖平台开展现场测试,并建立“轨道-地层-运用库-上盖平台”耦合的有限元计算模型,利用实测响应数据校核该模型。在此基础上拓展建立“轨道-地层-运用库-上盖平台-上盖建筑”耦合的大型动力有限元分析模型,向模型中分别输入普通扣件和浮轨扣件反力,求解上盖建筑振动响应,并分析二者分频振级和最大Z振级插入损失,以评价浮轨扣件对车辆段上盖建筑振动的控制效果。研究表明:针对研究的建筑形式,振动经由车辆段及上盖平台向上盖建筑传播过程中,引起建筑楼板振动的显著频率在31.5 Hz处;浮轨扣件对此车辆段运用库上盖建筑显著频率31.5 Hz处的振动控制效果不明显,主要是因为其稳定减振频段在31.5 Hz以后;在63 Hz附近振动控制效果最优,分频减振量可达15 dB;采用浮轨扣件后,车辆段上盖建筑楼板的最大Z振级普遍减小2~5 dB。研究成果可为控制地铁车辆段及上盖建筑振动的减振轨道选型与设计提供参考和依据。

关键词：地铁车辆段上盖建筑浮轨扣件振动控制效果

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地铁车辆段周期性桩基础隔振效果研究

噪声与振动控制 2023年第4期43卷 216-221页

作者：姜博龙何宾刘冀钊王少林胡文林中国铁路设计集团有限公司城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程研究中心天津300318

针对地铁车辆段及上盖建筑振动控制难题,基于周期结构带隙理论提出周期性桩基础隔振措施,通过开展行车条件下现场测试获得车辆段及上盖平台振动响应,以此为基础建立和校核动力有限元模型,并拓展建立上盖建筑振动计算模型,分析周期性桩... 详细信息

针对地铁车辆段及上盖建筑振动控制难题,基于周期结构带隙理论提出周期性桩基础隔振措施,通过开展行车条件下现场测试获得车辆段及上盖平台振动响应,以此为基础建立和校核动力有限元模型,并拓展建立上盖建筑振动计算模型,分析周期性桩基础对上盖建筑的隔振效果。研究发现:(1)实测振动向上盖平台传播分频衰减量约为20 dB~50 dB之间,上盖平台及建筑振动显著频段在25 Hz~50 Hz;(2)上盖建筑部分房间预测值超过限值3 dB~6dB,采用周期性桩基础后可实现设计带隙范围内63 Hz处最大9 dB的分频插入损失以及7 dB的最大Z振级插入损失;(3)周期性桩基础可有效控制上盖建筑10 Hz以下低频振动,最大可降低16 dB。研究成果可为车辆段及上盖建筑振动控制提供一种新的方法和某种地层条件下的具体设计参数。

关键词：振动与波地铁车辆段上盖建筑隔振周期性桩基础

预制短型与现浇长型浮置板轨道动力特性及服役性能比较研究

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土木工程学报 2016年第9期49卷 117-122,128页

作者：马龙祥刘维宁姜博龙西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 北京交通大学北京100044

为了比较浮置板轨道预制短板型式与现浇长板型式动力特性及服役性能的差异，将轨道结构作为一种周期性的无限结构，根据两种轨道自身的结构特点，建立相应动力计算模型进行了计算及分析。计算结果表明：（1）预制短型浮置板轨道结构对... 详细信息

为了比较浮置板轨道预制短板型式与现浇长板型式动力特性及服役性能的差异，将轨道结构作为一种周期性的无限结构，根据两种轨道自身的结构特点，建立相应动力计算模型进行了计算及分析。计算结果表明：（1）预制短型浮置板轨道结构对低频荷载的分摊承载能力弱于现浇长型浮置板轨道结构；（2）浮置板交错反相振动的轨道模态对预制短型浮置板轨道结构的振动影响较大，但对现浇长型浮置板轨道结构的振动几乎没有影响；（3）运行列车作用下，现浇30m长板浮置板轨道的钢轨及浮置板响应在30～100Hz频段内大于预制3．6m短板浮置板轨道，但预制3．6m短板浮置板轨道的钢轨及浮置板响应在25Hz以下的大部分频段却大于现浇30m长板浮置板轨道；（4）相较于现浇长型浮置板轨道，预制短浮置板轨道应采用疲劳寿命更长的隔振器。

关键词：浮置板轨道板长预制短板现浇长板动力特性服役性能

基于正交分析的地铁目标频段隔振排桩参数研究

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铁道标准设计 2021年第4期65卷 127-133页

作者：姜博龙中国铁路设计集团有限公司城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程实验室天津300308

为优化地铁目标频段隔振排桩设计与选型,基于带隙理论和正交分析理论,针对桩长、排数、列数、隧道埋深以及排桩到隧道距离等因素对振动衰减效果的影响规律展开研究。研究表明,在粉质黏土地层条件下:(1)各因素对竖向振动衰减影响主次排序... 详细信息

为优化地铁目标频段隔振排桩设计与选型,基于带隙理论和正交分析理论,针对桩长、排数、列数、隧道埋深以及排桩到隧道距离等因素对振动衰减效果的影响规律展开研究。研究表明,在粉质黏土地层条件下:(1)各因素对竖向振动衰减影响主次排序:隧道埋深>桩长、排数>列数>排桩到隧道距离;(2)各因素对水平振动衰减影响主次排序:排桩到隧道距离>隧道埋深、排数>桩长>列数;(3)为取得较好的竖直方向衰减效果,隧道埋深<0.8λ_(SV)时(λ_(SV)为土体剪切波波长),桩长宜取3.2λ_(SV);隧道埋深介于1.6λ_(SV)~2.4λ_(SV)时,可在1.6λSV~3.2λ_(SV)和4λ_(SV)~4.8λ_(SV)范围内增加桩长;排数达到3排就能取得较为稳定的隔振效果。

关键词：地铁环境振动隔振桩周期性参数正交分析

复杂截面周期性隔振桩带隙特性构型影响因素研究

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噪声与振动控制 2021年第1期41卷 168-176页

作者：姜博龙中国铁路设计集团有限公司城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程实验室天津300308

提出带隙特性丰富的蜂窝截面、正交截面和X截面三种周期性隔振桩,采用平面波展开法对三种隔振桩进行频散及带隙分布展开研究,揭示平面内和平面外首阶完全带隙的起始频率、截止频率以及带宽随构型影响因素如周期常数、填充率以及控制尺... 详细信息

提出带隙特性丰富的蜂窝截面、正交截面和X截面三种周期性隔振桩,采用平面波展开法对三种隔振桩进行频散及带隙分布展开研究,揭示平面内和平面外首阶完全带隙的起始频率、截止频率以及带宽随构型影响因素如周期常数、填充率以及控制尺寸变化的规律,为该类型排桩应用及设计选型提供理论依据。研究表明:降低周期常数可以增加三种隔振桩平面内和平面外的首阶带隙带宽,但是也会提高它们首阶带隙的起、止频率;增大填充率可以增加蜂窝截面隔振桩平面内和平面外首阶带隙的带宽,也会提高首阶带隙的起、止频率;正交截面隔振桩和X截面隔振桩首阶带隙伴随填充率变化规律不明显,二者的几何控制尺寸更复杂、带隙调节能力更丰富。

关键词：振动与波隔振周期排桩复杂截面带隙构型

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周期性排桩设计频段隔振原理性试验研究

岩土力学 2019年第11期40卷 4138-4148页

作者：刘维宁姜博龙马蒙高健北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国铁路设计集团有限公司城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程实验室天津300318 杭州应用声学研究所浙江杭州310023

针对目前基于带隙理论开展的周期性隔振排桩性能研究偏重于解析理论分析和数值仿真计算的现状,采用原理性试验的方法,验证了周期性隔振排桩的衰减域特性。试验设计了4种工况:分别考虑了空心钢管桩和填土钢管桩两种排桩类型,以及六角晶... 详细信息

针对目前基于带隙理论开展的周期性隔振排桩性能研究偏重于解析理论分析和数值仿真计算的现状,采用原理性试验的方法,验证了周期性隔振排桩的衰减域特性。试验设计了4种工况:分别考虑了空心钢管桩和填土钢管桩两种排桩类型,以及六角晶格和正方晶格两种周期性布置方式。激振采用脉冲荷载激励,将隔振工况与无桩基本工况进行比较,对周期性排桩的振动衰减域进行了测试和分析,并与带隙理论计算的频率带隙结果进行对比。研究表明:在理论计算带隙范围内,各工况下实测衰减水平均在50%以上,最高达到98%。表明了周期排桩对特定频带的振动阻隔实际效果明显,隔振表现突出,证实了理论分析的有效性。周期排桩对水平方向的振动衰减优于竖直方向;从趋势上看,在其他条件相同时,六角晶格布置的周期排桩,其振动衰减水平优于正方晶格布置;桩内填土可有效增加六角晶格布置钢管桩的首阶带隙及衰减域宽度,有效降低正方晶格布置钢管桩的首阶带隙及衰减域起始频率。对应于试验的工程实际尺寸在0~80Hz频段内出现多条带隙,并且最低可达20 Hz以下,这表明,基于带隙理论进行周期隔振排桩设计,在地铁列车振动环境影响的特征频段隔离或衰减中,具有广泛的应用前景。

关键词：设计频段隔振周期性排桩试验研究

基于带隙性能评价函数的特征频段隔振周期排桩选型

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中国铁道科学 2018年第6期39卷 29-36页

作者：姜博龙刘维宁马蒙李明航北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

针对轨道交通环境传播路径隔振,进行隔振周期排桩选型研究。在分析现有周期排桩隔振效果评价的基础上,提出以周期排桩带隙性能评价函数为单一指标,并考虑带隙分布的选型方法。该带隙性能评价函数综合考虑了带隙带宽、中心频率2个因素,... 详细信息

针对轨道交通环境传播路径隔振,进行隔振周期排桩选型研究。在分析现有周期排桩隔振效果评价的基础上,提出以周期排桩带隙性能评价函数为单一指标,并考虑带隙分布的选型方法。该带隙性能评价函数综合考虑了带隙带宽、中心频率2个因素,基于该函数建立的选型方法规避了多指标分析的不确定性。考虑被阻隔对象的振动特征,将轨道交通环境振动的显著频率作为需要阻隔的关心频率引入该函数。该方法不再单独以首阶带隙为选型依据,而是综合考虑各阶带隙的分布情况。运用ABAQUS软件建立隧道—地层—周期排桩耦合三维动力有限元分析模型,进行选出隔振周期排桩的隔振效果分析。结果表明:所选隔振周期排桩在带隙分布范围内具有较好的振动隔离效果,验证了该选型方法的有效性。

关键词：轨道交通隔振排桩带隙性能评价函数振动特征频率选型

轨道预载对梯式轨道系统减振效果影响试验研究

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铁道学报 2020年第5期42卷 113-119页

作者：李明航马蒙刘维宁姜博龙北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

插入损失是评价轨道减振效果的重要指标,与轨道所受荷载形式及测试环境密切相关。为分析轨道减振性能的室内试验中预载对动力响应及减振效果的影响,建立了简化的理论模型实现定性分析。同时,基于实验室定点锤击试验定量分析了预载值对... 详细信息

插入损失是评价轨道减振效果的重要指标,与轨道所受荷载形式及测试环境密切相关。为分析轨道减振性能的室内试验中预载对动力响应及减振效果的影响,建立了简化的理论模型实现定性分析。同时,基于实验室定点锤击试验定量分析了预载值对条铺、点铺两种浮置梯式轨道减振效果的影响。研究结果表明:在整体刚度符合设计标准条件下,减振产品刚度越低其减振效果越好。施加预载会导致轨道减振元件刚度变化,显著改变系统的振动特性,降低减振轨道的工作频率。锤击荷载作用下,浮置梯式轨道系统的插入损失随着预载的增加而增大,当预载值达到一定程度后,Z振级插入损失趋于稳定。

关键词：梯式轨道试验研究预载减振效果插入损失

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浮置板轨道动力响应分析的广义波数法

中国铁道科学 2016年第1期37卷 31-38页

作者：刘维宁马龙祥姜博龙王文斌北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 中国铁道科学研究院城市轨道交通中心北京100081

为求解固定谐振荷载激励下浮置板轨道的动力响应,引入广义波数,将浮置板轨道视为无限长的周期性结构,并在广义波数域内将其在固定谐振荷载激励下的动力响应映射到轨道的1个几何周期范围内,通过求解该几何周期范围内的轨道动力响应进而... 详细信息

为求解固定谐振荷载激励下浮置板轨道的动力响应,引入广义波数,将浮置板轨道视为无限长的周期性结构,并在广义波数域内将其在固定谐振荷载激励下的动力响应映射到轨道的1个几何周期范围内,通过求解该几何周期范围内的轨道动力响应进而得到无限长轨道的动力响应.运用提出的方法计算和分析浮置板轨道的动力特性,结果表明：浮置板轨道存在明显的板端效应,即固定谐振荷载激励下引发的振动沿轨道纵向传播时,轨道板板端处的动力响应出现放大现象,其数值甚至大于同一位置处钢轨的动力响应;由固定谐振荷载引发的沿轨道纵向传播的振动在传播过程中的衰减随固定谐振荷载激励频率的不同而不同,频率在0～8及40～1 000 Hz频段内的固定谐振荷载所引发的振动衰减较快,而频率在8～40 Hz频段内的荷载所引发的振动衰减相对缓慢.

关键词：浮置板轨道动力响应谐振荷载广义波数